1、第四节遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成第三章遗传的分子基础知识内容知识内容必考要求必考要求加试要求加试要求DNA的功能aaDNA与RNA的异同bb转录、翻译的概念和过程bb遗传密码、中心法则bb基因的概念bb复制、转录和翻译的异同b课时课时要求要求1.比较DNA与RNA的异同。2.概述转录的过程和特点。3.概述遗传信息翻译的过程和特点。4.说明遗传密码并能熟练查阅密码子表。5.说明中心法则，概述基因概念。课堂导入美国科幻电影侏罗纪公园中，科学家们利用一只困在琥珀中的、曾吸食过恐龙血的蚊子体内的恐龙DNA制造出了大量的恐龙，并建立了一个恐龙的“侏罗纪公园”。我们知道，生物体的性状是由蛋白质体现
2、的，基因能够控制生物体的性状，所以，我们推测基因应该是通过控制蛋白质的合成来控制生物体的性状的。基因是怎样指导蛋白质的合成的呢？这一节我们一起来学习遗传信息的表达RNA和蛋白质的合成过程。一、DNA的功能、转录二、翻译内容索引当堂检测三、中心法则、基因的概念一、DNA的功能、转录基础梳理1.DNA的功能的功能(1)携带遗传信息：以自身为模板，地进行复制，保持遗传信息的。(2)表达遗传信息：根据DNA所贮存的遗传信息决定的结构。半保留稳定性蛋白质2.DNA与与RNA的的比较比较 种类DNARNA基本单位脱氧核糖核苷酸(4种)核糖核苷酸(4种)戊糖_特有碱基_共有碱基_空间结构规则的双螺旋结构多呈
3、结构真核生物中的分布主要在中，少量在、中主要在细胞溶胶、线粒体、叶绿体、中，少量在中脱氧核糖核糖TUA、G、C单链细胞核线粒体叶绿体核糖体细胞核3.遗传信息的转录遗传信息的转录(1)概念：是指遗传信息由传递到上的过程，转录的结果是形成。DNARNARNA(2)过程第1步：DNA双链解开，DNA双链的_得以暴露。第2步：游离的随机地与DNA链上的碱基碰撞，当核糖核苷酸与DNA的碱基时，两者以结合。第3步：在酶的作用下，新结合的连接到正在合成的分子上。第4步：合成的RNA从DNA链上释放，DNA双链。DNARNA聚合酶mRNARNA聚合RNA恢复碱基核糖核苷酸互补氢键核糖核苷酸(3)三种转录产物及
4、其功能mRNA：传达上的遗传信息。tRNA：把运送到核糖体上。rRNA：的重要成分。DNA氨基酸核糖体特别提醒特别提醒在真核生物中，细胞核内转录产生的RNA产物需要经过加工才能成为成熟的mRNA，转移到细胞质中用于蛋白质的合成。问题探究如图表示某真核生物细胞内DNA的转录过程，请据图分析回答下列问题：答案1.请思考图中DNA的转录方向(用“”或“”表示)。答案答案。2.a为启动上述过程必需的有机物，其名称是什么？答案答案RNA聚合酶。3.b和c的名称分别是什么？答案答案b是胞嘧啶脱氧核苷酸；c是胞嘧啶核糖核苷酸。答案4.在根尖细胞中，上述过程发生的场所是哪里？答案答案细胞核、线粒体。5.产物d
5、一定是mRNA吗？答案答案不一定。产物有mRNA、tRNA、rRNA。6.若d中A占35%，U占19%，则d对应的DNA分子片段中T和C分别占多少？答案答案27%、23%。分析分析d是以DNA的一条链为模板转录来的，若d中A35%，U19%，AU54%，则对应的DNA分子片段中AT54%，GC46%，故AT27%，GC23%。分析转录的方向和RNA聚合酶移动的方向一致；DNA中碱基C和脱氧核糖、磷酸一起构成胞嘧啶脱氧核苷酸；RNA中则构成胞嘧啶核糖核苷酸；真核生物中转录的主要场所是细胞核，线粒体和叶绿体中也能进行；转录的产物有mRNA、tRNA、rRNA。知识知识整合整合拓展应用1.下列关于R
6、NA的叙述，错误的是A.有些RNA可催化细胞内的某些生化反应B.RNA是一种遗传物质C.RNA参与构成核糖体D.RNA参与构成细胞膜答案解析解析解析有些酶是RNA，RNA是某些病毒的遗传物质，rRNA参与构成核糖体。2.下图表示真核细胞某基因的转录过程。有关叙述错误的是A.是编码链B.链加工后可成为成熟的mRNAC.是游离的核糖核酸D.该过程中存在T与A的碱基配对方式解析解析转录过程需要的原料是核糖核苷酸，而不是核糖核酸。答案解析二、翻译基础梳理1.翻译翻译场所：细胞质的上模板：_原料：_产物：一定氨基酸序列的蛋白质2.遗传密码遗传密码(1)概念：mRNA上由个相邻核苷酸排列而成的三联体，决定
7、一种氨基酸。每3个这样的碱基又称为个密码子。核糖体mRNA20种氨基酸31(2)特点除少数密码子外，生物界的遗传密码是的。除少数氨基酸只有一种遗传密码外，大多数氨基酸有的遗传密码。(3)遗传密码有种，其中决定氨基酸的有种，终止密码有3种(UAA、UAG、UGA)。3.反密码子反密码子：指tRNA上可以与mRNA上的碱基的3个碱基。统一两个以上6461互补配对4.过程过程起始：mRNA与结合运输：携带氨基酸置于特定位置延伸：核糖体沿移动，读取下一个密码子，由对应tRNA运输相应的氨基酸加到延伸中的肽链上(一个mRNA可以结合多个核糖体)终止：当核糖体到达mRNA上的时，合成停止脱离：肽链合成后从
8、核糖体与mRNA的复合物上脱离，盘曲折叠成具有特定和的蛋白质核糖体tRNAmRNA终止密码子空间结构功能5.特点特点多肽链合成时，若干个核糖体串联在一个上同时进行工作，大大增加了翻译效率。mRNA问题探究右图是翻译过程的示意图，请据图分析：答案答案答案、分别是tRNA、核糖体、多肽链。1.图甲中、分别是哪种分子或结构？答案答案起始密码子：AUG，编码甲硫氨酸。终止密码子：UAA，不编码氨基酸。2.是mRNA，其中的起始密码子和终止密码子分别是什么？它们都能决定氨基酸吗？3.密码子GCU编码丙氨酸，如果由于某种原因使mRNA中该密码子的第三个碱基由U变为了C，编码的氨基酸仍是丙氨酸，这一现象称做
9、密码的简并性。这种特性对生物体的生存发展有什么意义？答案答案答案一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性。4.遗传密码具有通用性，即地球上几乎所有的生物都共用一套遗传密码，这说明了什么？答案答案这说明所有生物可能有着共同的起源。5.图乙中、分别是什么分子或结构？核糖体移动的方向是怎样的？答案答案答案、分别是mRNA、核糖体；核糖体移动的方向是由右向左。6.最终合成的多肽链、的氨基酸序列相同吗？为什么？答案答案相同；因为它们的模板是同一条mRNA。起始密码子有AUG、GUG，分别编码甲硫氨酸和缬氨酸。终止密码子有UAA、UAG、UGA，它们不编码氨基酸；密码子具有
10、简并性，一定程度上可以防止由于碱基改变而导致生物性状的改变，维持生物性状的稳定性；遗传密码具有通用性说明所有生物可能有着共同的起源。知识知识整合整合拓展应用3.所有生物都用一套基本相同的遗传密码，这一事实说明生物具有A.统一性B.多样性C.变异性D.特异性解析解析包括人在内的所有生物都用一套基本相同的遗传密码，说明在生物遗传这个基本过程中，整个生物界在分子层次上存在高度的统一性，A正确。答案解析4.如图表示真核细胞中某基因表达过程的一部分，下列分析正确的是A.图示mRNA中起始密码子位于RNA链上的左侧B.mRNA上决定甘氨酸的密码子都是GGUC.图中碱基的配对方式有AU、CG、ATD.图示过
11、程的正常进行需要ATP和RNA聚合酶解析解析根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是从左向右，A正确；一种氨基酸可由一种或一种以上密码子决定，B错误；题图表示翻译过程，碱基的配对方式有AU、CG，C错误；翻译过程正常进行需要ATP和蛋白质合成酶，RNA聚合酶在转录过程中起作用，D错误。答案解析三、中心法则、基因的概念1.中心法则的提出及发展中心法则的提出及发展基础梳理提出者_要点(1)遗传信息由传递到_(2)RNA决定的特异性(3)蛋白质是生物体性状的体现者发展在酶作用下，以为模板反向合成_克里克DNARNA蛋白质RNA逆转录单链DNA2.图解图解3.基因的本质基因的本质(1)基因是遗传的一个，
12、在适当的环境条件下控制生物的。(2)从本质上讲，基因就是一段包含一个完整的的有功能的核酸分子片断，在大多数生物中是一段，在RNA病毒中则是一段。(3)基因以一定的次序排列在染色体上。染色体是基因的。(4)基因的基本单位是核苷酸，基因中代表遗传信息。逆转录转录翻译基本功能单位性状遗传信息单位DNARNA主要载体碱基的排列顺序问题探究中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程。观察下图分析：1.所表示的过程依次是什么？答案答案答案DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA的复制。2.在真核生物细胞中，过程发生的场所和过程的原料分别是什么？答案答案过程发生的场所有细胞核、线粒体、叶绿体；
13、过程的原料是4种核糖核苷酸。答案3.正常的细胞中能发生哪些过程？答案答案。4.需要tRNA和核糖体同时参与的过程是哪个？需要逆转录酶参与的过程又是哪个？答案答案。在中心法则中，DNA的复制、转录和翻译存在于细胞生物中，RNA的复制、逆转录只在某些以RNA为遗传物质的病毒增殖过程中出现。知识知识整合整合拓展应用5.下图为中心法则部分遗传信息的流动方向示意图，下列有关说法正确的是A.过程1、2一般发生在RNA病毒体内B.过程1、3、5一般发生于肿瘤病毒的体内C.过程2、3、4发生于具细胞结构的生物体内D.过程15不可能同时发生于同一个细胞内答案解析解析解析1为逆转录过程，只能在病毒侵入宿主细胞后发
14、生，该生理过程不会发生于病毒体内，A、B项错误；肿瘤病毒侵入宿主细胞后，在宿主细胞内增殖，需进行逆转录、合成病毒RNA、指导合成其蛋白质外壳等生理过程，因此15能同时发生于宿主细胞内，D项错误。6.有关基因、染色体、蛋白质、性状的叙述，不正确的是A.基因控制性状是通过控制蛋白质的合成来实现的B.任意一段DNA片段都可以是基因C.基因以一定次序排列在染色体上D.基因与性状之间不是简单的一对一关系解析解析基因不是任意一段DNA片断，而是有一定功能的核酸片段，在大多数生物中是一段DNA，在RNA病毒中是一段RNA。答案解析易混辨析易混辨析真核生物真核生物DNA复制、转录和翻译的辨析复制、转录和翻译的
15、辨析(加试加试)DNA功能传递遗传信息(复制)表达遗传信息转录翻译场所主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体主要在细胞核细胞质原料四种脱氧核苷酸四种核糖核苷酸20种氨基酸模板DNA的两条链DNA的一条链mRNA条件解旋酶、DNA聚合酶、能量RNA聚合酶、能量酶、ATP、tRNA、能量碱基配对AT、TA、CG、GCAU、TA、CG、GCAU、UA、CG、GC特点边解旋边复制；半保留复制边解旋边转录一个mRNA分子上可结合多个核糖体，同时合成多条肽链产物两个双链DNA分子一条单链RNA蛋白质课堂小结遗传信息细胞核tRNA密码子一核糖mRNA20种氨基酸当堂检测1.下列关于RNA的叙述，错误的是A.有些
16、生物中的RNA具有催化功能B.tRNA上的碱基只有三个C.mRNA与tRNA在核糖体上发生配对D.RNA也可以作为某些生物的遗传物质解析解析tRNA是运载氨基酸的工具，是RNA中的一种，属于生物大分子。tRNA并非只有三个碱基，tRNA在某些部分配对并扭曲成双螺旋状，它的平面形状如三叶草的叶形，其中有三个碱基与mRNA上的密码子配对，称为反密码子。23451答案解析2.如图代表的是某种转运RNA，对此分析正确的是A.此转运RNA含有五种元素、两种含氮碱基B.该结构参与蛋白质合成中的翻译过程C.合成此转运RNA的场所是核糖体D.若与此转运RNA上的反密码子相对应的密码子中的碱基发生改变，一定会引
17、起蛋白质结构的改变答案23415解析解析此转运RNA含有C、H、O、N、P五种元素，A、C、G、U四种含氮碱基；转运RNA主要在细胞核中合成；由于密码子具有简并性，信使RNA中的碱基发生改变，翻译出的蛋白质结构不一定改变。解析3.四环素、链霉素、氯霉素、红霉素等抗生素能抑制细菌的生长，它们有的能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止tRNA和mRNA结合，这些抗生素阻断了下列过程中的A.染色体活动B.DNA复制过程C.转录过程D.翻译过程23415答案解析解析解析抗生素干扰细菌核糖体的形成或者阻止tRNA和mRNA结合，均是阻止翻译过程。4.遗传信息的传递过程如图所示，其中表示四种不同的物质。下列叙
18、述错误的是A.复制时，2条链均可作为模板链B.形成时，需沿整条DNA长链进行C.密码子CUU编码所携带的氨基酸D.上可同时结合多个核糖体形成多条2341答案5解析解析解析是DNA分子，DNA复制时2条链均可作为模板链，A项正确；是mRNA分子，形成mRNA分子即转录时，并不是沿着整条DNA长链进行的，转录是以DNA分子上的基因区段为模板进行的，B项错误；是tRNA，其上的反密码子是GAA，与mRNA上的密码子CUU配对，故密码子CUU编码所携带的氨基酸，C项正确；mRNA上可结合多个核糖体形成多聚核糖体，每个核糖体上均可形成1条相同的肽链，D项正确。234155.右图表示以DNA为模板转录形成
19、RNA的过程。请据图分析回答下列问题：(1)在玉米的叶肉细胞中，能够进行该生理过程的细胞结构有_。细胞核、线粒体、叶绿体答案23415解析解析玉米叶肉细胞的细胞核、线粒体、叶绿体中都有DNA，可进行DNA的转录；转录时以DNA的一条链为模板，需要ATP供能和RNA聚合酶的催化，以四种游离的核糖核苷酸为原料，按照碱基互补配对原则合成RNA，转录的结果是DNA上的遗传信息转移到mRNA上，mRNA从核孔出来进入细胞质中与核糖体结合，直接指导蛋白质的合成。解析(2)转录过程中在_的催化作用下，以其中的_链作为模板链，以_为原料，由_提供能量，按照_原则，合成出_。(3)通过转录，DNA分子中的遗传信息被准确地转移到_中。(4)在真核细胞的细胞核中，转录的产物通过_进入细胞质中，与_结合在一起直接指导蛋白质的合成过程。RNA聚合酶答案234154甲3四种游离的核糖核苷酸ATP碱基互补配对2RNA信使RNA核孔核糖体
